纺织品中重金属残留及其检测标准

纺织品中重金属残留及其检测标准ResiduesofHeavyMetalsinTextilesandtheDetectionStandards文/卫敏摘要：从5个方面对纺织品中的重金属残留及其检测进行论述：纺织品中可能残留的重金属类别及危害性、来源、限定、国内外检验标准的比较分析。最后，对我国纺织品中重金属残留总量检测标准的建立健全做出了展望。关键词：纺织品；重金属；残留；标准Abstract:Theresiduesanddetectionofheavymetalsintextileswereoutlinedfromseveralaspectsasfollowing,thecategoriesofpossibleresidualharmfulheavymetals,hazards,sources,thelimitationsset,aswellascomparisonandanalysisofdetectionstandardsathomeandabroad.Finally,Chinesestandardfordetectionoftotalmetalsintextileswasexpectedtobeestablishedandimproved.Keywords:textiles;heavymetals;residue;standard我国生态纺织品技术要求GB/T18885—2009增加了“金属附件禁止使用铅和铅合金”的限制[1]，2009版OEKO-TEX?Standard100[2]新增了对总铅和总镉含量的限定，以及2008年美国《消费品安全改进法案》（CPSIA）[3]对儿童产品中总铅含量做出了严格的规定。随着以上规定的出台，纺织品的重金属残留再一次进入人们的视野。质量控制、故障诊断、投诉调查、纺织品研发工作、卫生监察等都需要对纺织品中重金属的含量进行测定[4-5]。1纺织品中残留重金属类别及其危害性化学上根据金属的密度把金属分成重金属和轻金属，常把密度大于5g/cm3的金属称为重金属（heavymetal），如：金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等大约45种。环境污染方面所说的重金属是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属。当含量小于人体体重0.01％时，某些重金属如锌和铜是人体所需要的微量元素，铬、汞、钴等元素在一定剂量内对人体也起着重要的作用，但当它们的浓度在体内积蓄到一定阈值时，就会对人体产生毒性甚至危及生命。流行病学资料显示，砷、铬、镉、镍具有致癌性，锑、钴可能致癌[6]，此种情况对儿童尤为严重，因为儿童对重金属有较强的消化吸收能力[7,8]。纺织品中的易挥发金属如汞可经空气通过呼吸道进入人体；由于汗液或湿度的作用，部分游离重金属和金属络合染料也会被人体皮肤吸收而危害人体健康，这些金属一旦被人体吸收，较容易积累在肝、骨骼、肾、心脏及脑中，引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症（如肝癌、胃癌、肠癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌及乌脚病和畸形儿）等，尤其对消化系统、泌尿系统、脏器、皮肤、骨骼、神经系统破坏极为严重。表1对纺织品中可能残留的重金属类别及其危害性进行了归纳[6-12]。表1纺织品中可能超标的重金属及其危害重金属重金属超标时的危害铅(Pb)损坏人的中枢神经（特别是儿童）、肾及免疫系统；潜在致癌。汞(Hg)进入人体后大量沉入肝脏，对肾脏损伤，可造成肾小管上皮细胞坏死；造成大脑及中枢神经的损伤；可能致癌。铬(Cr)可致肺癌、鼻癌；引发血液疾病、肝肾损伤。砷(As)能伤害中枢神经系统；引起心脏血管功能紊乱；使肠胃功能紊乱。镉(Cd)加速骨骼钙质流失，引发骨折或变形；引起肾小管损伤，出现糖尿病，直至肾衰竭；引起肺部疾病、甚至肺癌；引起心脑血管疾病。钴(Co)可能引起肺癌；对呼吸系统、眼、皮肤、心脏等器官造成不良影响。锑(Sb)可引起肺癌；对皮肤有放射性损伤。锌(Zn)过量时减弱人体免疫功能,影响铁的利用,并可造成胆固醇代谢紊乱,甚至诱发癌症。镍(Ni)对人皮肤粘膜和呼吸道有刺激作用，可引起皮炎和气管炎，甚至发生肺炎；在肾、脾、肝中具有积存作用，可诱发鼻咽癌和肺癌。铜(Cu)过量时引发贫血，对肝肾、胃肠伤害极大。2纺织品中重金属来源在纺织品原料、生产或使用过程中的任一环节都可能引入重金属（详见图1），其中仅少量由天然纤维从土壤中吸收或食物中吸收引入[13]，大部分来源于纺织品后加工期，尤其织物加工过程中使用的某些染料和助剂，如各种金属络合染料、媒介染料、酞菁结构染料、固色剂、催化剂、阻燃剂、后整理剂等以及用于软化硬水、退浆精练、漂白、印花等工序的各种金属络合剂等，部分防霉抗菌防臭织物用Hg、Cr和Cu等处理也会带来重金属污染。纺织纤维原料的种植和制造纺织纤维加工过程染料本身及其加工纺织纤维加工中的辅助化学药剂染料本身金属络合直接染料染料加工中带入金属络合活性染料酸性金属络合染料中性络合染料防水、防油剂抗菌防臭剂固色剂媒染剂阻燃剂服装加工：服装辅料如纽扣、拉链及塑料制品等图1纺织品中残留重金属的来源纺织及相关工业如对重金属处理不当，将引起环境污染，对人体健康造成伤害[10,14-15]。对于GB/T18885—2009以及国际环保纺织协会国际生态纺织品标准OEKO-TEX?Standard100—2010限定的重金属元素，可以从纺织纤维原料的生产、纺织纤维制品加工等方面分析其具体的来源，见表2。[4-5,16-18]表2生态纺织品规范中限定重金属来源分析重金属限定重金属来源锑(Sb)阻燃剂砷(As)植物纤维生长过程铅(Pb)涂料、植物纤维生长过程、服装辅料镉(Cd)涂料、植物纤维生长过程、服装辅料铬(Cr)染料、氧化剂、防霉抗菌剂、媒染剂钴(Co)催化剂、染料、抗菌剂铜(Cu)染料、抗菌剂、固色剂、媒染剂、服装辅料；动物纤维生长过程镍(Ni)服装辅料、媒染剂汞(Hg)植物纤维生长过程、定位剂锌(Zn)抗菌剂3重金属残留量的限定自上世纪80年代以来，纺织业带来的重金属残留问题便受到各国政府的高度重视，尤其在工业发达国家，纺织品的研究已从传统的理化分析转向与环境生态和安全卫生相关的微量分析领域。各国相继做出了有关纺织品上的重金属限量控制规定。我国生态纺织品技术要求GB/T18885—2009以及国际环保纺织协会国际生态纺织品技术要求OEKO-TEX?Standard100—2010[19]对纺织品中可能对人体健康引起伤害的可萃取重金属进行了限量，OEKO-TEX?Standard100—2010还对铅和镉的总量进行了限定和详细说明（见表3）。表3相关生态纺织品规范对重金属的限量项目产品分类及其限量/(mg/kg)I婴幼儿用品II直接接触皮肤用品III非直接接触皮肤用品IV装饰材料可萃取重金属1≤锑(Sb)30.030.030.0-砷(As)0.21.01.01.0铅(Pb)20.21.031.031.03镉(Cd)0.10.10.10.1铬(Cr)1.02.02.02.0六价铬[Cr(VI)]低于检出限4钴(Co)1.04.04.04.0铜(Cu)25.0350.0350.0350.03镍(Ni)1.04.04.04.0汞(Hg)0.020.020.020.02重金属总量2≤铅(Pb)545.090.090.090.0镉(Cd)50.0100.0100.0100.01GB/T18885-2009和OEKO-TEX?Standard100-2010对可萃取重金属做了相同的限量。2OEKO-TEX?Standard100-2010对重金属铅和镉做了总量限定，GB/T18885-2009对重金属铅作了“金属附件禁止使用铅和铅合金”的注解。3对无机材料制成的附件不要求。4Cr(VI)的合格限量值为0.5mg/kg。5OEKO-TEX?Standard100-2010对于生态纺织品中金属附件总铅含量做阶段性限定，2010年7月31日前，I类产品：200mg/kg，II、III、IV类产品：300mg/kg；之后到2011年3月31日之间，I类产品：90.0mg/kg。4检测标准比较重金属的残留检测在环境检测、医药、食品、化妆品等领域一直受到人们的普遍重视。其相应的仪器分析水平和样品的前处理技术都已经比较完善。纺织品中重金属残留分析经历了一个由重金属总量测定拓展到可溶态重金属（通过盐酸浸提出来的重金属）、可萃取重金属（通过人造酸性汗液萃取的重金属）分析的过程。目前，测定方法有等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）[5,20,21]、原子吸收光谱法（AAS）[4,21,22]、原子荧光光谱法（AFS）[23]、比色法[4,14,24]等，涉及的方法标准主要有：BS6810-1:1987、BS6810-2:2005、BS6648:1986、OEKO-TEX?Standard200—2010、GB/T17593—2006，标准间的比较分析见表4。其中，BS6810-2:2005规定：当测试低含量汞（0.5ppm）时，不推荐采用该标准规定的原子发射光谱法，宜采用氢化物发生法等方法；六价铬不宜以原子发射光谱法测试，宜采用BS6810-1:1987中比色光谱法。BS6810-1:1987中规定汞含量测定采用冷原子发生器原子吸收分光光度法（Cold-vaporAtomicAbsorptionSpectroscopy）。表4纺织品中重金属标准测定方法比较标准测定金属形式前处理形式前处理条件测试仪器BS6810-2:2005可溶性金属所有金属（除Cr外）0.07mol/L盐酸萃取0.07mol/L盐酸，调节pH值≤1.5（羊毛或聚酰胺），振荡1h。ICP-AES总金属量所有金属湿法灰化BS6648所有金属（除Hg外）干法灰化马弗炉中，温度低于450℃，直至灰化。BS6810-1:1987可溶性金属所有金属（除Cr外）0.07mol/L盐酸萃取0.07mol/L盐酸，调节pH值≤1.5（羊毛或聚酰胺），振荡1h。AAS比色法可溶性铬0.05mol/L四硼酸二钠溶液萃取0.05mol/L四硼酸二钠(Na2B4O7)溶液(pH=9.2)，（40±2）℃下振荡30min。比色法重金属总量所有金属湿法灰化BS6648AAS比色法所有金属（除Hg外）干法灰化马弗炉中，温度低于450℃，直至灰化。OEKO-TEX?Standard200-2010重金属总量Pb、Cd湿法消解酸AASICP-AES比色法可萃取金属所有金属人造酸性汗液提取ISO105-E04(测试液II)规定的人造酸性汗液六价铬Cr(VI)人造酸性汗液提取人造酸性汗液比色法GB/T17593可萃取重金属（除六价铬）Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Sb、Zn人造酸性汗液提取人造酸性汗液（37±2）℃水浴，振荡60min。AASAs、Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、SbICP-AES可萃取六价铬Cr(VI)人造酸性汗液（37±2）℃水浴，振荡60min。用二苯基碳酰二肼显色。比色法可萃取砷、汞As、Hg人造酸性汗液（37±2）℃水浴，振荡（60±5）min。将其转化为适宜价态，再加入硼氢化钾还原测试。AFS5重金属残留检测方法标准的发展英国在纺织品中重金属残留量测定分析方面起步较早。1986年英国率先颁布了纺织品中重金属总量的湿法灰化标准方法BS6648，截至目前依然被使用；1987年又颁布了重金属分析标准BS6810，该标准将可溶性重金属和重金属总量同时纳入检测范围，并于2005年将原标准中的两种仪器测试方法从1987年的原子吸收光谱法（AAS）和比色法拓展到包含等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）在内的三种仪器测试方法。但是，英国纺织品标准中可溶性重金属前处理条件（即将试样通过盐酸浸提）的出发点与目前评价生态纺织品时所采用的重金属控制概念有较大的不同，其浸提条件更侧重于化学分析的客观性而有别于纺织品实际的衣着环境，因而在具体评价某一纺织品的品质特性时与通用的纺织品品质检验脱节。1992年，国际环保纺织协会发布第1版生态纺织品技术要